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JP2019062648A - ステータ及びモータ - Google Patents

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JP2019062648A
JP2019062648A JP2017185365A JP2017185365A JP2019062648A JP 2019062648 A JP2019062648 A JP 2019062648A JP 2017185365 A JP2017185365 A JP 2017185365A JP 2017185365 A JP2017185365 A JP 2017185365A JP 2019062648 A JP2019062648 A JP 2019062648A
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紀樹 地蔵
Noriki Jizo
紀樹 地蔵
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Nidec Techno Motor Corp
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Abstract

【課題】ステータの軸方向の高さを低くすることが可能なステータ及びモータを提供する。【解決手段】中心軸を中心とする環状のステータであって、ステータは、環状のコアバック及びコアバックから径方向に突出し、周方向に間隔をあけて配置される複数のティースを有するステータコアと、ティースに巻かれたコイルと、ステータコアの軸方向上方に配置されるカバー24と、コイルと接続される少なくとも1つの導線25と、を有し、カバー24は、中心軸に対して径方向に拡がる板状部241と、板状部241の軸方向下面から軸方向下方に延びて周方向に隣り合うコイルの間に挿入される複数のリブ部242と、を有し、少なくとも1つのリブ部242は、軸方向上端から下方に凹み、且つ、周方向に貫通する孔部を有し、孔部に、導線25が通される。【選択図】図5

Description

本発明は、ステータ及びモータに関する。
従来、コイルを有する環状のステータの径方向外側または径方向内側に、マグネット及びシャフトを有するロータを配置したモータが広く知られている。そして、ステータのコイルに電力を供給するための導線を配線したカバーを、ステータコアの軸方向の一端側に配置し、ステータを構成することがある。例えば、特許文献1に記載された従来の電動機は、固定子の軸方向の一端面を覆う絶縁カバーを有する。
特開2010−45952号公報
コイルを有するステータにおいては、周方向に隣り合うコイルの間の絶縁が重要であり、周方向に隣り合うコイルの間への絶縁部材等の挿入が従来実施されている。そして、ステータコアの軸方向の一端側のみにカバーを配置する場合には、このカバーのステータコア側に、コイル間に挿入される絶縁部材を設けることが、ステータの軸方向の高さを低くしたいという観点から好ましい。
しかしながら、特許文献1に記載された従来の電動機は、絶縁カバーと固定子の巻線(コイル)との間に巻線の引出線や口出線が存在して邪魔になり、コイル間に挿入される絶縁部材を絶縁カバーのコイル側に設けようとすると、ステータの軸方向の高さが必要以上に高くなってしまうことに課題があった。
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、ステータの軸方向の高さを低くすることが可能なステータ及びモータを提供することを目的とする。
本発明の例示的なステータは、中心軸を中心とする環状のステータであって、前記ステータは、環状のコアバック及び前記コアバックから径方向に突出し、周方向に間隔をあけて配置される複数のティースを有するステータコアと、前記ティースに巻かれたコイルと、前記ステータコアの軸方向上方に配置されるカバーと、前記コイルと接続される少なくとも1本の導線と、を有し、前記カバーは、中心軸に対して径方向に拡がる板状部と、前記板状部の軸方向下面から軸方向下方に延びて周方向に隣り合う前記コイルの間に挿入される複数のリブ部と、を有し、少なくとも1つの前記リブ部は、軸方向上端から下方に凹み、且つ、周方向に貫通する孔部を有し、前記孔部に、前記導線が通される。
本発明の例示的なモータは、上記構成のステータと、前記ステータの径方向外側に配置され、上下方向に延びる中心軸を中心として回転するロータと、を有する。
本発明の例示的なステータ及びモータによれば、ステータの軸方向の高さを低くすることが可能である。
図1は、本発明の実施形態に係るモータの縦断面図である。 図2は、本発明の実施形態に係るステータの斜視図である。 図3は、本発明の実施形態に係るステータの分解斜視図である。 図4は、ステータの横断面図である。 図5は、カバーの下方から見た斜視図である。 図6は、カバーの横断面図である。 図7は、カバーのリブ部の周方向から見た正面図である。 図8は、第1変形例のステータのリブ部の周方向から見た正面図である。 図9は、第2変形例のステータのリブ部の周方向から見た正面図である。 図10は、第3変形例のステータのリブ部の周方向から見た正面図である。 図11は、第4変形例のステータのリブ部の周方向から見た正面図である。 図12は、第5変形例のステータの縦端面図である。 図13は、第6変形例のステータの縦端面図である。 図14は、第7変形例のステータのリブ部の斜視図である。 図15は、第8変形例のステータの下面図である。 図16は、第8変形例のステータの部分縦断面図である。 図17は、第9変形例のステータの横断面図である。 図18は、第9変形例のステータのリブ部の周方向から見た正面図である。
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本書では、モータの回転軸が延びる方向を単に「軸方向」と呼び、モータの回転軸を中心として回転軸と直交する方向(軸方向に垂直な方向)を単に「径方向」と呼び、モータの回転軸を中心とする円弧に沿う方向を単に「周方向」と呼ぶ。ステータの中心軸は、モータの回転軸に一致する。すなわち、ステータについても、モータに組み込まれた状態においてモータの軸方向、径方向及び周方向に一致する方向を、単に「軸方向」、「径方向」及び「周方向」と呼ぶ。
また、本書では、説明の便宜上、軸方向を上下方向とし、図1の上下方向をステータ、モータの上下方向として各部の形状や位置関係を説明する。なお、この上下方向の定義がモータの使用時の向きを限定するものではない。また、本書では、軸方向に平行な断面図を「縦断面図」と呼び、軸方向に垂直な断面図を「横断面図」と呼び、軸方向に平行な端面図を「縦端面図」と呼ぶ。また、本書で用いる「平行」、「垂直」は、厳密な意味で平行、垂直を表すものではなく、略平行、略垂直を含む。
<1.モータの概略構成>
本発明の例示的な実施形態に係るモータの概略構成について説明する。図1は、本発明の実施形態に係るモータ1の縦断面図である。図2は、本発明の実施形態に係るステータ2の斜視図である。図3は、本発明の実施形態に係るステータ2の分解斜視図である。図1、図2及び図3に示すように、モータ1は、ステータ2と、回転部3と、を有する。モータ1は、アウターロータ型のモータである。
ステータ2は、中心軸Caを中心とする環状である。ステータ2は、モータ1の電機子である。ステータ2は、ステータコア21と、インシュレータ22と、コイル23と、カバー24と、導線25と、を有する。
ステータコア21は、中心軸Caを中心とする環状である。ステータコア21は、複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して形成される。ステータコア21は、コアバック211と、複数のティース212と、を有する。コアバック211は、中心軸Caを中心とする環状である。複数のティース212は、コアバック211の径方向の外周面から径方向外側に突出する。複数のティース212は、周方向に間隔をあけて配置される。
インシュレータ22は、ステータコア21に配置される。インシュレータ22は、ティース212の外面を囲んで設けられる。インシュレータ22は、ステータコア21とコイル23との間に配置される。インシュレータ22は、例えば合成樹脂等の絶縁部材で構成される。
コイル23は、ティース212に巻かれる。コイル23は、インシュレータ22を介してティース212の外周に導線が巻き回されて形成される。複数のコイル23は、周方向に間隔をあけて配置される。コイル23は、径方向外側の端部に接続部231を有する。接続部231は、軸方向の上方に向かって延びる。接続部231は、後述する導線25、または導通部244と接触され、電気的に接続される。
カバー24は、ステータコア21の軸方向上方に配置される。カバー24は、中心軸Caを中心とする環状であり、且つ板状である。カバー24は、コイル23の軸方向上方を覆う。
回転部3は、中心軸Caを中心として回転する。回転部3は、シャフト31と、ロータ32と、を有する。
シャフト31は、中心軸Caに沿って軸方向の上下に延びる。シャフト31は、モータ1の回転軸である。シャフト31は、例えばステンレス等の金属で形成される円柱状またはパイプ状である。シャフト31は、コアバック211の径方向内側の上下それぞれに設けられた軸受4に挿入されて回転可能に支持される。回転部3は、上下方向に延びるシャフト31を中心に回転する。
ロータ32は、ステータ2の径方向外側に配置され、上下方向に延びる中心軸Caを中心として回転する。ロータ32は、マグネットホルダ321と、マグネット322と、を有する。
マグネットホルダ321は、軸方向の一端側が開口したカップ状である。マグネットホルダ321は、当該開口側からステータ2に被せられる。マグネットホルダ321は、軸方向の他端側の、径方向の中心部に孔部321aを有する。孔部321aは、マグネットホルダ321を軸方向の上下に貫通する。シャフト31は、例えば、孔部321aに圧入され、マグネットホルダ321に固定される。モータ1の駆動時、マグネットホルダ321は、シャフト31とともに回転する。
マグネット322は、マグネットホルダ321の内周面に固定される。マグネット322は、ステータ2の径方向外側に所定の間隔を設けて配置される。マグネット322は、例えば単一の永久磁石である。マグネット322の径方向内側の面には、N極とS極とが周方向に交互に着磁される。単一のマグネットに代えて、N極またはS極のいずれかが着磁された複数のマグネットを用いても良い。
モータ1においては、コイル23に電力が供給されることにより、ティース212に径方向の磁束が発生する。この磁束によって形成される磁界と、マグネット322によって形成される磁界とが作用し、ロータ32の周方向にトルクが発生する。このトルクによって、回転部3が、中心軸Caを中心として回転する。コイル23への電力供給が停止されると、回転部3の回転は停止される。
<2.ステータの詳細>
図4は、ステータ2の横断面図である。図5は、カバー24の下方から見た斜視図である。図6は、カバー24の横断面図である。図4、図5及び図6に示すように、カバー24は、板状部241と、リブ部242と、を有する。ステータ2は、さらに導線25を有する。
板状部241は、中心軸Caに対して径方向に拡がる。板状部241は、中心軸Caを中心とする環状であり、中心軸Caの径方向外側に位置する開口241aを有する。また、板状部241は、口出部241bを有する。口出部241bは、板状部241の軸方向上面の、径方向の外周部に配置される。口出部241bには、導線25が通される。
導線25は、板状部241の軸方向の下面側で配線される。本実施形態において、導線25は、リード線である。導線25は、絶縁機能を有する樹脂製の被覆を有する。導線25の一端には、端子251が設けられる。導線25の他端側は、口出部241bを通ってステータ2の外部に向かって延び、電力の供給源等に電気的に接続される。導線25は、隣り合うコイル23間で延びる。端子251は、コイル23の接続部231の位置に位置する。端子251は、接続部231と接触され、電気的に接続される。すなわち、導線25は、コイル23と接続される。なお、図5及び図6では、導線25は3本であることとしたが、導線25は3本に限定されるわけではない。ステータ2は、少なくとも1本の導線25を有する。
リブ部242は、コイル23と同数が設けられる。複数のリブ部242は、周方向に間隔をあけて配置される。リブ部242は、板状部241の軸方向下面から、軸方向下方に延びる。リブ部242は、軸方向及び径方向に沿って延びる板状である。リブ部242は、周方向に隣り合うコイル23の間に挿入される。
<3.リブ部の詳細>
図7は、カバー24のリブ部242の周方向から見た正面図である。図5、図6及び図7に示すように、カバー24のリブ部242は、孔部242aを有する。なお、少なくとも1つのリブ部242が、孔部242aを有する。本実施形態では、例えば4つのリブ部242が、孔部242aを有する。いずれのリブ部242に孔部242aを設けるかは、導線25の配線に応じて適宜任意に決めることができる。
孔部242aは、リブ部242の軸方向上端に配置される。孔部242aは、軸方向上端から下方に凹み、且つ、周方向に貫通する。孔部242aは、リブ部242の周方向の一方側から他方側まで、リブ部242を貫通する。なお、孔部242aは、径方向に傾斜して延びても良い。孔部242aは、周方向から見て矩形である。なお、孔部242aは、例えば円形や他の形状であっても良い。そして、孔部242aに、導線25が通される。これにより、板状部241の軸方向下面側において配線された導線25を避けることなく、リブ部242を板状部241の軸方向下面に設けることができる。したがって、ステータ2の軸方向の高さを低くすることができる。また、隣り合うコイル23間で延びる導線25を、所望の位置に配線することが可能である。さらに、導線25を配線する際、リブ部242を避ける必要がなく、導線25を配線する自由度を確保することができる。
孔部242aは、リブ部242の位置に配線された導線25の本数と同数が、1つのリブ部242に設けられる。例えば、リブ部242の位置に、3本の導線25が配線される場合、当該リブ部242は、3つの孔部242aを有する。すなわち、孔部242aは、一の導線25を収容する。これにより、複数の導線25を、個別に孔部242aに配線することができる。したがって、導線25それぞれを、所望の位置に配線することが可能である。
<4.変形例>
<4−1.ステータの第1変形例>
図8は、第1変形例のステータ2のリブ部242の周方向から見た正面図である。図8に示すように、孔部242aは、リブ部242の位置に配線された導線25の本数にかかわらず、1つのリブ部242に1つ設けられる。例えば、リブ部242の位置に、3本の導線25が配線される場合、当該リブ部242は、1つの孔部242aを有する。すなわち、孔部242aは、複数の導線25を収容する。これにより、複数の導線25を、1つの孔部242aを用いて配線することができる。したがって、孔部242aを、容易に形成することが可能になる。
なお、図7に示した構成と、図8に示した構成と、を組み合わせても良い。すなわち、1本の導線25を収容する孔部242aと、2本の導線25を収容する孔部242aと、を1つのリブ部242に設けても良い。
<4−2.ステータの第2変形例>
図9は、第2変形例のステータ2のリブ部242の周方向から見た正面図である。図9に示すように、孔部242aは、リブ部242の位置に配線された導線25の本数にかかわらず、1つのリブ部242に1つ設けられる。孔部242aは、径方向の一端側が開口する。孔部242aは、径方向外側、または径方向内側の、いずれが開口しても良い。これにより、孔部242aは、開口を介して径方向の端部側から、導線25を挿入することができる。したがって、導線25の配線を容易に行うことが可能になる。
<4−3.ステータの第3変形例>
図10は、第3変形例のステータ2のリブ部242の周方向から見た正面図である。図10に示すように、孔部242aは、リブ部242の位置に配線された導線25の本数と同数が、1つのリブ部242に設けられる。すなわち、孔部242aは、1つのリブ部242に3つ設けられ、個別に1本の導線25を収容する。なお、孔部242aは、複数の導線25を収容することにしても良い。そして、導線25は、孔部242aの軸方向下方の内面に接触する。なお、本実施形態では、孔部242aは、矩形であるが、例えば円形等、他の形状であっても同様に、孔部242aの軸方向下方の内面に接触する。これにより、導線25を、軸方向において位置決めすることができる。
<4−4.ステータの第4変形例>
図11は、第4変形例のステータ2のリブ部242の周方向から見た正面図である。図11に示すように、孔部242aは、リブ部242の位置に配線された導線25の本数と同数が、1つのリブ部242に設けられる。すなわち、孔部242aは、1つのリブ部242に3つ設けられ、個別に1本の導線25を収容する。そして、導線25は、孔部242aの軸方向下方及び径方向の内面に接触する。なお、本実施形態では、孔部242aは、矩形であるが、例えば円形等、他の形状であっても同様に、孔部242aの軸方向下方及び径方向の内面に接触する。これにより、導線25を、軸方向及び径方向において位置決めすることができる。そして、導線25を、孔部242aにおいて固定することが可能である。
<4−5.ステータの第5変形例>
図12は、第5変形例のステータ2の縦端面図である。図12に示すように、カバー24のリブ部242は、周方向に隣り合うコイル23それぞれの周方向端部に接触する。これにより、リブ部242を、周方向に隣り合うコイル23で挟むことができる。したがって、リブ部242を、周方向に隣り合うコイル23の間において固定することが可能である。
<4−6.ステータの第6変形例>
図13は、第6変形例のステータ2の縦端面図である。図13に示すように、カバー24のリブ部242は、軸方向下方に向かって先細りとなる傾斜を有する。リブ部242は、周方向と対向して径方向に沿って延びる平面部242bが、軸方向に沿って傾斜する。なお、本実施形態では、リブ部242の傾斜は、周方向の中央部に関して対称に2つの平面部242bが傾斜するいわゆるテーパであるが、1つの平面部242bのみが傾斜する構成であっても良い。これにより、周方向に隣り合うコイル23の間への、リブ部242の挿入を容易に行うことが可能になる。
<4−7.ステータの第7変形例>
図14は、第7変形例のステータ2のリブ部242の斜視図である。図14に示すように、カバー24のリブ部242は、第2リブ部242cを有する。
第2リブ部242cは、リブ部242の、周方向と対向して径方向に沿って延びる平面部242bに設けられる。第2リブ部242cは、平面部242bから周方向に向かって所定長さで突出する。第2リブ部242cは、軸方向に延びる。第2リブ部242cは、リブ部242の、軸方向上端から軸方向下端まで延びる。第2リブ部242cは、2つの平面部242bに対して、それぞれ3本ずつ設けられる。第2リブ部242cは、軸方向に垂直な断面が矩形である。なお、第2リブ部242cの配置、大きさ、形状の構成は、上記構成に限定されるわけではなく、他の構成であっても良い。リブ部242が第2リブ部242cを有することで、リブ部242の強度を高めることが可能である。
<4−8.ステータの第8変形例>
図15は、第8変形例のステータ2の下面図である。図16は、第8変形例のステータ2の部分縦断面図である。図15及び図16に示すように、カバー24は、挟持部243を有する。
挟持部243は、カバー24の板状部241の軸方向下面に形成される。挟持部243は、周方向に隣り合うリブ部242の間に配置される。挟持部243は、突出部243aと、開口部243bと、を有する。
突出部243aは、板状部241の軸方向下面から、軸方向下方に向かって突出する。突出部243aは、1つの挟持部243に対して、2つ設けられる。2つの突出部243aは、互いの間に導線25を挟んで対向する位置に配置される。突出部243aは、軸方向下部が導線25に向かって屈曲し、先端が導線25の軸方向下方に位置する。
開口部243bは、対向する2つの突出部243aの間の、導線25の位置に配置される。開口部243bは、軸方向に沿って板状部241を貫通する。
上記構成により、挟持部243は、導線25を挟持する。より具体的には、挟持部243は、対向する2つの突出部243aによって、2つの突出部243aと、板状部241の軸方向下面との間で、導線25を挟持する。これにより、周方向に隣り合うリブ部242の間において、導線25を位置決めすることができる。そして、導線25が、軸方向下方、すなわちコイル23側に撓むことを抑制することが可能である。
<4−9.ステータの第9変形例>
図17は、第9変形例のステータ2の横断面図である。図18は、第9変形例のステータ2のリブ部242の周方向から見た正面図である。図17及び図18に示すように、カバー24は、導通部244を有する。
導通部244は、カバー24の軸方向下面側に配置される。導通部244は、導通部224と交差するリブ部242の孔部242aに収容される。孔部242aは、例えば径方向の一端側が開口する。導通部244は、開口を介して径方向の端部側から、孔部242aの内部に挿入される。導通部244は、例えば弧状の金属板で構成される。
先に説明したように、図3に示したコイル23は、径方向外側の端部に接続部231を有する。導通部244は、接続部231と接続される。導通部244は、三相のコイル23を結線した中性点である。これにより、モータ1のコイル23の結線の中性点として用いられる導通部244を、リブ部242を通して配置することができる。したがって、ステータ2の軸方向の高さを低くすることが可能である。
そして、モータ1は、上記実施形態やその変形例として示したステータ2と、ステータ2の径方向外側に配置され、上下方向に延びる中心軸Caを中心として回転するロータ32と、を有する。これにより、モータ1の軸方向の高さを低くすることが可能である。
<5.その他>
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。また、上記実施形態やその変形例は適宜任意に組み合わせることができる。
本発明は、例えばステータ、モータにおいて利用可能である。また、本発明のステータに係る構造は、例えば冷蔵庫等に搭載される圧縮機に適用可能である。
1・・・モータ、2・・・ステータ、3・・・回転部、4・・・軸受、21・・・ステータコア、22・・・インシュレータ、23・・・コイル、24・・・カバー、25・・・導線、31・・・シャフト、32・・・ロータ、211・・・コアバック、212・・・ティース、231・・・接続部、241・・・板状部、241a・・・開口、241b・・・口出部、242・・・リブ部、242a・・・孔部、242b・・・平面部、242c・・・第2リブ部、243・・・挟持部、243a・・・突出部、243b・・・開口部、244・・・導通部、251・・・端子、321・・・マグネットホルダ、321a・・・孔部、322・・・マグネット、Ca・・・中心軸

Claims (12)

  1. 中心軸を中心とする環状のステータであって、
    前記ステータは、
    環状のコアバック及び前記コアバックから径方向に突出し、周方向に間隔をあけて配置される複数のティースを有するステータコアと、
    前記ティースに巻かれたコイルと、
    前記ステータコアの軸方向上方に配置されるカバーと、
    前記コイルと接続される少なくとも1本の導線と、
    を有し、
    前記カバーは、
    中心軸に対して径方向に拡がる板状部と、
    前記板状部の軸方向下面から軸方向下方に延びて周方向に隣り合う前記コイルの間に挿入される複数のリブ部と、
    を有し、
    少なくとも1つの前記リブ部は、軸方向上端から下方に凹み、且つ、周方向に貫通する孔部を有し、
    前記孔部に、前記導線が通される
    ステータ。
  2. 前記孔部は、一の前記導線を収容する
    請求項1に記載のステータ。
  3. 前記孔部は、複数の前記導線を収容する
    請求項1に記載のステータ。
  4. 前記孔部は、径方向の一端側が開口する
    請求項1から請求項3のいずれかに記載のステータ。
  5. 前記導線は、前記孔部の軸方向下方の内面に接触する
    請求項1から請求項4のいずれかに記載のステータ。
  6. 前記導線は、前記孔部の軸方向下方及び径方向の内面に接触する
    請求項1から請求項4のいずれかに記載のステータ。
  7. 前記リブ部は、周方向に隣り合う前記コイルそれぞれの周方向端部に接触する
    請求項1から請求項6のいずれかに記載のステータ。
  8. 前記リブ部は、軸方向下方に向かって先細りとなる傾斜を有する
    請求項1から請求項7のいずれかに記載のステータ。
  9. 前記リブ部は、軸方向に延びる第2リブ部を有する
    請求項1から請求項8のいずれかに記載のステータ。
  10. 前記カバーの前記板状部の軸方向下面には、周方向に隣り合う前記リブ部の間に配置される挟持部が形成され、
    前記挟持部は、前記導線を挟持する
    請求項1から請求項9のいずれかに記載のステータ。
  11. 複数の前記コイルは、それぞれ端部に接続部を有し、
    前記カバーは、軸方向下面側に配置される導通部を有し、
    前記導通部は、前記導通部と交差する前記リブ部の前記孔部に収容され、前記接続部と接続される
    請求項1から請求項10のいずれかに記載のステータ。
  12. 請求項1から請求項11のいずれかに記載されたステータと、
    前記ステータの径方向外側に配置され、上下方向に延びる中心軸を中心として回転するロータと、
    を有するモータ。
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